不只是氫彈之父:如果沒有于敏 中國的核武器之路會有多坎坷?

不只是氫彈之父:如果沒有于敏 中國的核武器之路會有多坎坷?


1月16日,我們的氫彈之父于敏先生走了。

這個世界上有核武器的國家不少,但是能在安理會這個戰後最重要的國際安全秩序談判桌上擁有永久席位,而且能一錘定音一票否決的國家只有5個。新中國能成為其中之一,除了我們在二戰中做出的犧牲和貢獻之外,一個很重要的原因,就是可靠的大威力核武器全球投射能力。

在這個領域中,有兩位國寶級的大師起到了關鍵的作用,一位是投送工程也就是各種彈道導彈工程的奠基人錢學森(1911.12.11-2009.10.31),另一位正是多次領導突破核武器彈頭的于敏。

于敏是河北寧河縣(今天津市寧河區)人,生於1926年8月16日,1944年考入北京大學後就以理論物理為研究方向展開研究,並展現了驚人的天賦,1956年就擔任原子核物理理論組組長,當時的他才30歲。在此期間,于敏在物理學報上發表了《關於208Pb 附近一些原子核的能級》和《關於重原子核的殼結構理論》等水平居於世界前列的論文,引起國際關注(當時中外的科研交流非常頻繁和順暢,後來中國原子彈工程的一些科學家此時也在國外學習交流)。1957年日本的諾獎獲得者、理論物理學家朝永振一郎在訪華時點名要見於敏,稱他是中國的“國產土專家一號”,1962年,另一位諾獎得主玻爾在訪華時也邀請于敏去丹麥工作。于敏特別善於對實驗和數據的總結和整理,並分析其中的規律,世界理論物理學界的一顆新星正在冉冉升起。

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于敏和夫人孫玉芹

然而正在此時,于敏從人們的視線中消失了。

1961年,錢三強找到于敏,讓他從理論物理研究轉向氫彈的預研工作。核武器的研究本質上是個工程實現問題,和于敏所擅長和熱愛的理論物理研究完全是兩個不同的方向,可以說是強行讓他轉行。雖然還有選擇的餘地,于敏還是接下了這個任務,他認為在國家的人民的利益面前,個人的愛好和發展是次要的。當時錢三強許諾,搞完了氫彈以後,還可以繼續回來做他熱愛的理論研究。

原子彈和氫彈,是中國人在西方的啟發之下進行發展的。但這並不意味著別人鋪好了路我們走過去就能拿到。除了率先趟路的美國之外,蘇英法三國的條件都比中國優越得多,但他們在氫彈的研發之路上走了更多的彎路,花了更多的時間。他們從原子彈到氫彈的間隔分別是美國7年、蘇聯4年、英國4年、法國8年。而中國僅僅用了2年8個月(如果除去降落傘問題耽誤的半年,還更短)這期間的關鍵,就在於敏。

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中國第一次氫彈試驗就採用轟炸這種具備實戰價值的方式進行設計成熟度極高

當時美國人所公佈的消息,僅僅是“氫彈”這麼個名稱。各國都很容易聯想到用氫的同位素進行核聚變這條理論方式。但是到底怎麼做到上百萬噸當量威力的,誰也不清楚。幾個大國一開始都是從在原子彈中直接加入氘氚進行助爆。雖然這可以提升原子彈的威力,但是很難過百萬噸:輕核材料在完全反應完成之前就被爆炸給轟散了,無法繼續完成反應。必須將原子彈和輕核燃料分開,將原子彈(初級)的能量導入輕核材料(次級)中,並想辦法在完全反應結束前將輕核材料約束住不被自身反應產生的能量轟散。這種分級實現氫彈爆炸的思路被稱為T-U構型,最早是美國天才數學家斯坦尼斯拉·烏拉姆和物理學家愛德華·泰勒共同完成的。

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泰勒(左)和烏拉姆(右)

于敏到輕核理論組進行研究工作之後,首先通過計算確定了美國權威雜誌《現代物理評論》中所寫的氘氚反應截面數據出錯,確定了氫彈的材料選擇,節省了上億元的實驗。在能量傳遞方式上,于敏也通過計算避免了原子彈直接點燃氘化鋰的設想。接下來,于敏通過對無限大的氘化鋰和鈾238混合物的模型計算,找到了對氘化鋰進行升溫和壓縮可以急劇增加中字的產生速度,加快聚變反應速度的規律,解決了氫彈的原理問題。在解決了氫彈的點燃和爆炸機理以及相關方程後,于敏開始嘗試設計多種不同的幾何結構,並對計算機數據進行對比,找到了泰勒、烏拉姆所發現的同一個癥結。于敏在這些計算結果中總結出了自己的解決辦法,並最終完成了中國人自己的氫彈。當然,這其中還有更多其他的困難的工程學問題需要解決,也許我們永遠無法知曉于敏在其中做出了多大的貢獻。

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于敏當時所使用的計算機

在後來各種途徑公開的中美核武器設計的隻言片語中,有不少相似的地方,可以認為雙方氫彈的大體結構差別不大,可以說這是輕核聚變、輻射流體力學、等離子體等自然物理規律所決定的氫彈唯一路線。至於是否如坊間傳說一般可以稱之為T-U構型之外的另一種“于敏構型”,也許永遠無法蓋棺定論:氫彈的具體設計構型作為五常手中的絕對王牌,誰都不會揭開這個秘密的。

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美國MX洲際導彈所搭載的W87核彈頭結構圖,看起來也不復雜,但他是真的嗎?照抄有用嗎?

沒有鄧稼先,中國依然能順利搞出原子彈,但是如果沒有于敏多次在關鍵問題上的糾偏和突破,中國得氫彈之路就是個未知數。在這個充滿了未知和假消息的領域,我們可以看到不少後進國家卡了多少年都無法前進半步。他們現在的科研硬件水平比當年的中國可不知道高到哪裡去了。要知道于敏提出氫彈構型時所用的計算機,還是運算速度只有1萬次每秒的紙帶打孔機呢。現在路邊隨便一個計算器都比當年快得多。

在完成了氫彈之後,于敏並沒有停下腳步。錢三強幾次問他要不要回中科院繼續搞他熱愛的理論物理。此時還奮戰在核武器研製前線的骨幹專家只剩三人,于敏知道,雖然中國突破了氫彈,但還遠遠不夠,於是他留了下來。

如果說核武器是子彈的話,必須要裝在槍上才能發揮作用。而負責運載的導彈並不能像轟炸機一樣帶個數噸重的大傢伙。核武器的小型化和輕量化勢在必行。在中國核武器的第三次重大突破:“小型化”中,于敏領導突破了氣態初級原理和高比威力次級原理,為中國的二代核武器奠定了堅實的基礎,成功將氫彈裝入導彈的彈頭。並以此榮獲1987年國家科技進步特等獎。可以說,給於敏頒獎,是這個獎項的榮幸。

1977年8月起,于敏領導的核武器理論組又開始探索中子彈。于敏經過一年的系統研究和總結,明確了中子彈的主攻方向和設計目標,提出瞭解決關鍵難點的可能途徑,併為實驗提出“三錘定音計劃”,1988年,中國的中子彈實驗圓滿成功。

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中國的核武器試驗次數少,但每次都儘量將相關試驗也附帶一起做了

1986年,于敏針對當時的國際形勢,美蘇作頻繁進行核試驗之後已經獲取了足夠多的數據,核武器的設計已經逼近理論性能的極限,為確保其核武器上的優勢地位,他們很可能限制別國的核武器發展。而中國還有不少實驗數據沒有獲得,當時正處於“軍隊要忍耐”時期,各方面的研究進度都在放緩。于敏找到鄧稼先、胡思得一起向中央提報告,希望加快熱核武器的實驗進程。

果然,美蘇於1992年就開始進行全面禁止核試驗談判,要關上後進國家的氫彈研製大門(因為核試驗塵埃隨大氣運動,別國也可以獲取有價值的數據)中國搶在1996年全面禁止核試驗條約簽署之前完成了所有必要的核試驗之後也簽署了這份文件。

不只是氫彈之父:如果沒有于敏 中國的核武器之路會有多坎坷?


世界第一次氫彈試驗的影像。核試驗的放射性產物在高層大氣擴散全球,掌握其規律就能收集到有效信息

于敏的這個建議確保了中國核武器水平看齊美俄,粉碎了對方的陰謀,和後進核國家拉開了質的差距,其意義並不亞於突破氫彈、中子彈。截止1996年,中國的核試驗次數為45次,和英國持平。核武器水平在經歷了6次重大技術突破之後,看齊美俄,逼近物理原理的極限,是中國大國地位的堅強柱石。

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中國的“原子彈之父”鄧稼先(右二)和“氫彈之父”于敏(右一)他們都是國之棟樑

在核武器之外,于敏還在1988年上書中央,建議加速發展慣性約束核聚變的研究。同樣受到了中央的重視,使我國的核聚變研究買入了新階段。中國未來的核聚變研究成果,也要感謝于敏的貢獻。

國有于敏,幸甚。大師一路走好!

(轉摘)


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